KR102499586B1 - imaging device - Google Patents
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Abstract
투영광의 간섭을 피하면서, 복수의 거리측정 방식을 조합시켜서 거리측정 정밀도를 향상시킨다. 광원 투영부는, 강도 변조된 공간 패턴광을 투영한다. 광비행시간 거리측정 카메라는, 공간 패턴광의 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 피사체와의 거리를 계측한다. 공간정보 거리측정 카메라는, 반사광에 포함되는 공간정보에 의거하여 피사체와의 거리를 계측한다. 뎁스 합성부는, 광비행시간 거리측정 카메라 및 공간정보 거리측정 카메라에서의 거리의 계측 결과를 합성하여 광비행시간 거리측정 카메라 또는 공간정보 거리측정 카메라에 의해 촬상된 화상의 각 화소 위치의 뎁스값을 결정한다.The distance measurement accuracy is improved by combining a plurality of distance measurement methods while avoiding interference of projection light. The light source projection unit projects the intensity-modulated spatial pattern light. The optical time-of-flight distance measuring camera measures the distance to the subject based on the optical time-of-flight of the modulation component included in the light reflected from the subject of the spatial pattern light. A spatial information distance measuring camera measures a distance to a subject based on spatial information included in reflected light. The depth synthesis unit synthesizes the distance measurement results from the time-of-flight ranging camera and the spatial information ranging camera, and obtains a depth value at each pixel position of an image captured by the time-of-flight ranging camera or the spatial information ranging camera. Decide.
Description
본 기술은, 촬상 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 피사체와의 거리를 계측하는 촬상 장치, 및, 이들에서의 처리 방법 및 당해 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램에 관한 것이다.The present technology relates to an imaging device. In detail, it relates to an imaging device that measures a distance to a subject, a processing method in these devices, and a program for causing a computer to execute the method.
근래의 촬상 장치에서는, 피사체의 화상 신호를 취득할 뿐만 아니라, 거리 정보를 화소 단위로 나타낸 뎁스 맵을 취득하는 기술이 사용되고 있다. 거리 정보를 취득하기 위한 기술로서, 예를 들면, 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간(光飛行時間)(ToF : Time of Flight)에 의거하여 거리를 계측하는 ToF 방식이나, 2개의 화상의 어긋남량(量)으로부터 거리를 계측하는 스테레오 방식이 알려져 있다. 이들의 거리 정보를 취득하기 위한 기술에는 일장일단이 있고, 예를 들면, 스테레오 방식에서는, 2개의 카메라 사이의 거리인 기선길이(基線長)를 조정함에 의해 거리측정 대상 거리를 조정할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 액티브 광원을 가(加)함에 의해, 암소(暗所)나 비에지부에서의 거리측정을 보완할 수 있다. 한편, ToF 방식에서는, 위상의 어긋남으로부터 거리를 환산하기 때문에, 계산은 간이하지만, 물체의 에지 부분에서 멀티 패스 등의 복수의 계측 결과가 혼재하여 거리측정 성능이 저하된다는 문제가 있다. 그때문에, ToF 방식과 스테레오 방식의 양자를 조합시킨 방식이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조).In a recent imaging device, a technique is used that not only acquires an image signal of a subject but also acquires a depth map expressing distance information in units of pixels. As a technology for acquiring distance information, for example, a ToF method that measures distance based on the time of flight (ToF) of modulation components included in reflected light from a subject, or two [0003] A stereo method for measuring a distance from a deviation amount of an image of a dog is known. There are pros and cons to the technology for acquiring these distance information. For example, in the stereo system, there is an advantage that the distance to be measured can be adjusted by adjusting the baseline length, which is the distance between the two cameras. . In addition, by adding an active light source, it is possible to supplement distance measurement in a dark place or non-edge portion. On the other hand, in the ToF method, since the distance is converted from the phase shift, the calculation is simple, but there is a problem that the distance measurement performance deteriorates because a plurality of measurement results such as multi-pass are mixed at the edge of the object. Therefore, a method combining both the ToF method and the stereo method has been proposed (see
상술한 종래 기술에서는, ToF 방식과 스테레오 방식의 양자에 의한 거리 정보를 통합함에 의해, 각각의 방식에 의해 정밀도 좋게 계측할 수 있고 있는 것끼리를 공간적으로 합성하여, 품질이 높은 거리 정보를 얻는 것이 생각된다. 그렇지만, 양자를 단순하게 조합시키면, 동일 신을 2개의 광원에 의해 투영하는 것이 되어, 서로의 투영광이 간섭하여 버리고, 그들이 서로 노이즈 성분으로 되어, 결과적으로 거리측정 정밀도가 악화하여 버릴 우려가 있다.In the prior art described above, by integrating the distance information of both the ToF method and the stereo method, spatially synthesizing those that can be measured with high accuracy by each method is used to obtain high-quality distance information. I think. However, if both are simply combined, the same scene is projected by two light sources, and mutual projection lights interfere with each other, resulting in a noise component, and as a result, there is a risk of deteriorating distance measurement accuracy.
본 기술은 이와 같은 상황을 감안하여 생긴 것으로, 투영광의 간섭을 피하면서, 복수의 거리측정 방식을 조합시켜서 거리측정(側距) 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present technology was created in view of such a situation, and aims to improve distance measurement accuracy by combining a plurality of distance measurement methods while avoiding interference of projection light.
본 기술은, 상술한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 그 제1의 측면은, 강도 변조된 공간 패턴광을 투영하는 광원 투영부와, 상기 공간 패턴광의 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 광비행시간 거리측정 카메라와, 상기 반사광에 포함되는 공간정보에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 공간정보 거리측정 카메라와, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 공간정보 거리측정 카메라에서의 거리의 계측 결과를 합성하여 상기 광비행시간 거리측정 카메라 또는 상기 공간정보 거리측정 카메라에 의해 촬상된 화상의 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 뎁스 합성부를 구비하는 촬상 장치이다. 이에 의해, 광비행시간 거리측정 카메라 및 공간정보 거리측정 카메라에서의 거리의 계측 결과를 합성하여 거리측정 정밀도를 향상시킨다는 작용을 가져온다.The present technology has been made to solve the above-mentioned problems, and its first aspect is a light source projection unit that projects intensity-modulated spatial pattern light, and the light of the modulation component included in the reflected light from the subject of the spatial pattern light. An optical time-of-flight distance measuring camera that measures the distance to the subject based on the time-of-flight, a spatial information distance measuring camera that measures the distance to the subject based on the spatial information included in the reflected light, and the optical time-of-flight distance measuring camera Depth synthesis for determining a depth value of each pixel position of an image captured by the time-of-flight distance measurement camera or the spatial information distance measurement camera by synthesizing the distance measurement results of the distance measurement camera and the spatial information distance measurement camera It is an imaging device having a part. This has the effect of improving the distance measurement accuracy by synthesizing the distance measurement results from the optical time-of-flight ranging camera and the spatial information ranging camera.
또한, 이 제1의 측면에서, 상기 광원 투영부는, 소정의 변조 신호 및 수직 동기 신호에 따라 강도 변조된 광원을 발생하는 광원 발생부와, 상기 광원을 공간 위치에 응하여 변형시켜서 상기 공간 패턴광을 생성하는 광학 소자를 구비하여도 좋다. 이에 의해, 강도 변조된 공간 패턴광을 투영한다는 작용을 가져온다.In addition, in this first aspect, the light source projection unit includes a light source generation unit that generates a light source whose intensity is modulated according to a predetermined modulation signal and a vertical synchronization signal, and transforms the light source in response to a spatial position to produce the spatial pattern light. An optical element to generate may be provided. This brings about an effect of projecting the intensity-modulated spatial pattern light.
또한, 이 제1의 측면에서, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 공간정보 거리측정 카메라의 각각은, 상기 계측 결과로서 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고, 상기 뎁스 합성부는, 상기 계측 결과에서의 상기 신뢰도의 크기에 의거하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 공간정보 거리측정 카메라의 뎁스값의 신뢰도의 크기에 의거하여 뎁스값을 결정한다는 작용을 가져온다. 이 경우에, 상기 뎁스 합성부는, 상기 계측 결과 중 상기 신뢰도가 가장 높은 뎁스값을 화소마다 선택하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하도록 하여도 좋다.Further, in the first aspect, each of the optical time-of-flight ranging camera and the spatial information ranging camera generates a depth value and reliability of each pixel position as the measurement result, and the depth synthesis unit generates the The depth value of each pixel position may be determined based on the magnitude of the reliability in the measurement result. This brings about an effect of determining a depth value based on the degree of reliability of the depth value of the optical time-of-flight ranging camera and the spatial information ranging camera. In this case, the depth synthesis unit may select a depth value having the highest reliability among the measurement results for each pixel to determine a depth value for each pixel position.
또한, 이 제1의 측면에서, 상기 공간정보 거리측정 카메라는, 좌우의 2개의 촬상 소자를 구비하고, 상기 반사광에 포함되는 상기 공간정보에 관해 상기 2개의 촬상 소자로부터 얻어진 좌우화상으로부터 구하여진 각 화소 위치에서의 시차량(視差量) 및 상기 2개의 촬상 소자의 기선길이에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 스테레오 카메라라도 좋다. 이에 의해, 스테레오 카메라에서의 거리의 계측 결과를 이용하여 거리측정 정밀도를 향상시킨다는 작용을 가져온다.Further, in this first aspect, the spatial information ranging camera is provided with two left and right imaging elements, and an angle obtained from left and right images obtained from the two imaging elements regarding the spatial information included in the reflected light. A stereo camera that measures the distance to the subject based on the amount of parallax at the pixel position and the baseline length of the two imaging elements may be used. This brings about an effect of improving the distance measurement accuracy by using the distance measurement result in the stereo camera.
또한, 이 제1의 측면에서, 상기 공간정보 거리측정 카메라는, 상기 반사광에 포함되는 상기 공간정보에 관해 3각측량 계산에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 스트럭처 라이트 카메라라도 좋다. 이에 의해, 스트럭처 라이트 카메라에서의 거리의 계측 결과를 이용하여 거리측정 정밀도를 향상시킨다는 작용을 가져온다.Further, in the first aspect, the spatial information ranging camera may be a structure light camera that measures the distance to the subject based on triangulation calculation with respect to the spatial information included in the reflected light. This brings about an effect of improving the distance measurement accuracy by using the distance measurement result in the structure light camera.
또한, 이 제1의 측면에서, 상기 공간 패턴광의 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 제2의 광비행시간 거리측정 카메라를 또한 구비하고, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라는, 상기 공간정보 거리측정 카메라로서 동작하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 2개의 광비행시간 거리측정 카메라에서의 거리의 계측 결과를 이용하여 거리측정 정밀도를 향상시킨다는 작용을 가져온다. 이 경우에, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라의 각각은, 상기 계측 결과로서 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라는, 상기 공간정보 거리측정 카메라로서의 상기 계측 결과인 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고, 상기 뎁스 합성부는, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라의 각각의 상기 계측 결과와 상기 공간정보 거리측정 카메라로서의 상기 계측 결과 중 상기 신뢰도가 가장 높은 뎁스값을 화소마다 선택하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하도록 하여도 좋다.Further, in this first aspect, based on the light flight time of the modulation component included in the reflected light from the subject of the spatial pattern light, a second optical time-of-flight distance measuring camera for measuring the distance to the subject is further provided, , The optical time-of-flight ranging camera and the second optical time-of-flight ranging camera may operate as the spatial information ranging camera. This brings about an effect of improving the distance measurement accuracy by using the result of measuring the distance in the two time-of-flight ranging cameras. In this case, each of the optical time-of-flight ranging camera and the second time-of-flight ranging camera generates a depth value and reliability of each pixel position as the measurement result, and the optical time-of-flight ranging camera and the second time-of-flight ranging camera generates a depth value and reliability of each pixel position, which is the result of the measurement as the spatial information ranging camera, and the depth synthesis unit includes the time-of-flight ranging camera and Determining a depth value at each pixel position by selecting a depth value with the highest reliability among the measurement results of each of the second time-of-flight distance measuring camera and the measurement result of the spatial information distance measuring camera for each pixel also good
또한, 이 제1의 측면에서, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 공간정보 거리측정 카메라는, 상기 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측함과 함께, 상기 반사광에 포함되는 상기 공간정보에 관해 3각측량 계산에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는, 일체화된 카메라라도 좋다. 이에 의해, 일체화된 카메라에서의 복수의 계측 결과를 이용하여 거리측정 정밀도를 향상시킨다는 작용을 가져온다.Further, in the first aspect, the optical time-of-flight ranging camera and the spatial information ranging camera measure the distance to the subject based on the optical time-of-flight of the modulation component included in the reflected light, and An integrated camera may be used that measures the distance to the subject based on triangulation calculation for the spatial information included in the reflected light. This brings about an effect of improving the distance measurement accuracy by using a plurality of measurement results in the integrated camera.
본 기술에 의하면, 투영광의 간섭을 피하면서, 복수의 거리측정 방식을 조합시켜서 거리측정 정밀도를 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 이룰 수 있다. 또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.According to the present technology, it is possible to achieve an excellent effect of improving distance measurement accuracy by combining a plurality of distance measurement methods while avoiding interference of projection light. In addition, the effects described here are not necessarily limited, and any one of the effects described in the present disclosure may be used.
도 1은 본 기술의 실시의 형태에서의 촬상 장치(100)의 구성례를 도시하는 도면.
도 2는 본 기술의 실시의 형태에서의 촬영 제어부(180)의 구성례를 도시하는 도면.
도 3은 본 기술의 실시의 형태에서의 광원 투영부(130)의 구성례를 도시하는 도면.
도 4는 본 기술의 실시의 형태에서의 공간 패턴광의 상태의 한 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110)의 구성례를 도시하는 도면.
도 6은 본 기술의 실시의 형태에서의 거리측정 방식의 한 예로서의 펄스법을 도시하는 도면.
도 7은 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 스테레오 카메라(120)의 구성례를 도시하는 도면.
도 8은 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 뎁스 합성부(160)의 구성례를 도시하는 도면.
도 9는 본 기술의 실시의 형태에서의 촬영 제어부(180)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도.
도 10은 본 기술의 실시의 형태에서의 광원 투영부(130)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도.
도 11은 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도.
도 12는 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 스테레오 카메라(120)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도.
도 13은 본 기술의 제2의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110) 및 카메라(126)의 구성례를 도시하는 도면.
도 14는 본 기술의 제3의 실시의 형태에서의 스트럭처 라이트 카메라(140)의 구성례를 도시하는 도면.
도 15는 본 기술의 제4의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110) 및 ToF 카메라(116)의 구성례를 도시하는 도면.
도 16은 본 기술의 제5의 실시의 형태에서의 카메라(150)의 구성례를 도시하는 도면.
도 17은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 18은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
도 19는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 20은 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.1 is a diagram showing a configuration example of an
Fig. 2 is a diagram showing a configuration example of a
3 is a diagram showing a configuration example of the light
Fig. 4 is a diagram showing an example of a state of spatial pattern light in an embodiment of the present technology;
5 is a diagram showing a configuration example of a
6 is a diagram showing a pulse method as an example of a distance measurement method in an embodiment of the present technology.
7 is a diagram showing a configuration example of a
Fig. 8 is a diagram showing a configuration example of the
Fig. 9 is a flowchart showing an example of an operation sequence of the
Fig. 10 is a flowchart showing an example of an operation sequence of the light
Fig. 11 is a flowchart showing an example of an operation procedure of the
Fig. 12 is a flowchart showing an example of an operation procedure of the
Fig. 13 is a diagram showing configuration examples of
Fig. 14 is a diagram showing a configuration example of a
Fig. 15 is a diagram showing configuration examples of
16 is a diagram showing a configuration example of a
Fig. 17 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system;
Fig. 18 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an out-of-vehicle information detection unit and an imaging unit;
19 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgical system.
Fig. 20 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a camera head and a CCU.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 칭한다)에 관해 설명한다. 설명은 이하의 순서에 의해 행한다.Hereinafter, a mode for implementing the present technology (hereinafter referred to as an embodiment) will be described. Description is made in the following order.
1. 제1의 실시의 형태(ToF 카메라와 스테레오 카메라를 이용한 예)1. First Embodiment (Example using ToF camera and stereo camera)
2. 제2의 실시의 형태(ToF 카메라와 단안(單眼) 카메라를 이용한 예)2. Second Embodiment (Example using ToF camera and monocular camera)
3. 제3의 실시의 형태(ToF 카메라와 스트럭처 라이트 카메라를 이용한 예)3. Third embodiment (example using ToF camera and structure light camera)
4. 제4의 실시의 형태(2대의 ToF 카메라를 이용한 예)4. Fourth embodiment (example using two ToF cameras)
5. 제5의 실시의 형태(ToF 카메라와 스트럭처 라이트 카메라를 일체화시킨 예)5. Fifth embodiment (example of integrating ToF camera and structure light camera)
6. 이동체에의 응용례6. Application examples to mobile bodies
7. 내시경 수술 시스템에의 응용례7. Applications to endoscopic surgery systems
<1. 제1의 실시의 형태><1. First Embodiment>
[촬상 장치의 구성][Configuration of imaging device]
도 1은, 본 기술의 실시의 형태에서의 촬상 장치(100)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 촬상 장치(100)는, 피사체(20)를 촬상하여, 피사체의 화상 신호 및 거리 정보를 취득하는 것이다. 이 촬상 장치(100)는, 광비행시간 거리측정 카메라(11)와, 공간정보(空間情報) 거리측정 카메라(12)와, 광원 투영부(130)와, 뎁스 합성부(160)와, 입력 접수부(170)와, 촬영 제어부(180)를 구비하고 있다.1 is a diagram showing a configuration example of an
광비행시간 거리측정 카메라(11)는, 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 피사체와의 거리를 계측하는 카메라이다. 공간정보 거리측정 카메라(12)는, 피사체로부터의 반사광에 포함되는 공간정보에 의거하여 피사체와의 거리를 계측하는 카메라이다. 이들 광비행시간 거리측정 카메라(11) 및 공간정보 거리측정 카메라(12)는, 통상의 카메라와 마찬가지로, 촬상한 화상을 생성함과 함께, 거리 정보를 화소 단위로 나타낸 뎁스 맵을 생성한다. 이하에서는, 촬상된 화상에 관해서는 생략하고, 거리 정보의 취급에 주목하여 설명한다.The optical time-of-flight
광원 투영부(130)는, 광비행시간 거리측정 카메라(11) 및 공간정보 거리측정 카메라(12)에서의 거리측정에 필요한 광을 투영하는 것이다. 여기서, 광비행시간 거리측정 카메라(11)는 변조광(變調光)을 이용하여 거리를 계측하기 때문에, 광원에는 변조 성분이 포함되어 있을 필요가 있다. 한편, 공간정보 거리측정 카메라(12)는 공간정보를 이용하여 거리를 계측하기 때문에, 광원에는 공간 패턴이 포함되어 있을 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 단순하게 2개의 광원을 투영한 경우에는, 서로의 투영광이 간섭하여 버려, 거리측정 정밀도가 악화할 우려가 있다. 그래서, 이 광원 투영부(130)는, 하나의 광원에 의해, 강도 변조된 공간 패턴광을 투영한다. 또한, 피사체(20)에는 환경광이 조사되어 있어도 좋다.The light
뎁스 합성부(160)는, 광비행시간 거리측정 카메라(11) 및 공간정보 거리측정 카메라(12)에서의 거리의 계측 결과를 합성하여, 촬상된 화상의 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 것이다. 이 뎁스 합성부(160)는, 광비행시간 거리측정 카메라(11)로부터 뎁스값 및 그 신뢰도를, 신호선(119 및 118)을 통하여 수취한다. 또한, 이 뎁스 합성부(160)는, 공간정보 거리측정 카메라(12)로부터 뎁스값 및 그 신뢰도를, 신호선(129 및 128)을 통하여 수취한다.The
입력 접수부(170)는, 외부로부터의 입력을 접수하는 것이다. 이 입력 접수부(170)로서는, 예를 들면, 촬영 시작 커맨드나 촬영 종료 커맨드의 입력을 접수하는 촬영 버튼 등이 상정된다. 이 입력 접수부(170)는, 접수한 입력을, 신호선(179)을 통하여 촬영 제어부(180)에 공급한다.The
촬영 제어부(180)는, 광원 투영부(130)에서의 투영 동작을 제어함과 함께, 광비행시간 거리측정 카메라(11) 및 공간정보 거리측정 카메라(12)에서의 촬영 동작의 제어를 행하는 것이다. 이 촬영 제어부(180)로부터 광원 투영부(130), 광비행시간 거리측정 카메라(11) 및 공간정보 거리측정 카메라(12)에 대한 제어 신호는, 신호선(188 및 189)을 통하여 공급된다.The photographing
도 2는, 본 기술의 실시의 형태에서의 촬영 제어부(180)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 촬영 제어부(180)는, 수직 동기 생성부(181)와, 변조 신호 발생부(182)를 구비한다. 이들 수직 동기 생성부(181) 및 변조 신호 발생부(182)는, 입력 접수부(170)에서 예를 들면 촬영 시작 커맨드나 촬영 종료 커맨드의 입력이 접수되면, 신호선(179)을 통하여 그 취지를 검지하여 소정의 동작을 행한다.2 is a diagram showing a configuration example of the
수직 동기 생성부(181)는, 촬영에 필요한 수직 동기(V 동기) 신호를 생성하는 것이다. 수직 동기 신호는, 일정한 간격으로 동화(動畵) 프레임을 촬영하기 위해 필요한 신호이고, 통상은 30㎐로부터 120㎐ 정도의 주기의 신호이다. 이 수직 동기 생성부(181)는, 촬영 시작 커맨드가 입력되면 수직 동기 신호의 출력을 시작하고, 촬영 종료 커맨드가 입력되면 수직 동기 신호의 출력을 종료한다. 이 수직 동기 신호는, 신호선(189)을 통하여 광원 투영부(130), 광비행시간 거리측정 카메라(11) 및 공간정보 거리측정 카메라(12)에 공급된다.The
변조 신호 발생부(182)는, 촬영에 필요한 변조 신호를 생성하는 것이다. 변조 신호는, 광비행시간 거리측정 카메라(11)에서의 거리계측에 필요한 신호이고, 20M㎐로부터 100M㎐ 정도의 주기의 신호이다. 이 변조 신호 발생부(182)는, 촬영 시작 커맨드가 입력되면 변조 신호의 출력을 시작하고, 촬영 종료 커맨드가 입력되면 변조 신호의 출력을 종료한다. 이 변조 신호는, 신호선(188)을 통하여 광원 투영부(130) 및 광비행시간 거리측정 카메라(11)에 공급된다.The modulation
도 3은, 본 기술의 실시의 형태에서의 광원 투영부(130)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 광원 투영부(130)는, 광원 발생부(131)와, 광학 소자(133)와, 광원 제어부(135)를 구비한다.3 is a diagram showing a configuration example of the light
광원 발생부(131)는, 투영광을 생성하기 위한 광원을 발생하는 것이다. 이 광원 발생부(131)로서는, 예를 들면, LED(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드 등을 이용할 수 있다. 이 광원 발생부(131)는, 광원 제어부(135)로부터 공급된 변조 신호에 따라 강도 변조된 광원을 발생한다. 변조 신호가 공급되지 않는 동안은 변조되지 않은 정상광을 발생한다. 광원 발생의 시작 및 종료에 대해서도, 광원 제어부(135)로부터의 투영의 시작 지시 및 종료 지시에 따른다.The
광학 소자(133)는, 광원 발생부(131)로부터의 광원을 공간 위치에 응하여 변형시켜서 공간 패턴광을 생성하는 것이다. 공간 패턴광으로서는, 예를 들면, 격자(格子) 모양(模樣), 랜덤 점집합(点集合) 또는 랜덤한 농담을 투영하는 것, 거리에 의해 점형상(点形狀)이 변화하도록 투영하는 것 등이 상정되고, 임의로 설계할 수 있다.The
광원 제어부(135)는, 촬영 제어부(180)로부터 신호선(188 및 189)을 통하여 공급된 변조 신호 및 수직 동기 신호에 따라, 광원 발생부(131)를 제어하는 것이다. 이 광원 제어부(135)는, 수직 동기 신호를 수신한 직후는, 변조 신호에 따라 강도 변조된 광원을 발생하도록 광원 발생부(131)를 제어한다. 그리고, 수직 동기 신호의 수신 타이밍부터 광비행시간 거리측정 카메라(11)의 노광 시간이 경과하면, 변조 신호의 공급을 정지하고, 변조되지 않은 정상광을 발생하도록 광원 발생부(131)를 제어한다. 그 후, 공간정보 거리측정 카메라(12)의 노광 시간이 경과하면, 광원의 발생을 종료하도록 광원 발생부(131)를 제어한다.The
이와 같이, 강도 변조된 투영광은, 광비행시간 거리측정 카메라(11)의 노광 시간분만큼 계속한다. 공간정보 거리측정 카메라(12)에 관해서는 변조한 투영광, 또는, 변조하지 않은 정상광의 어느 것에 의한 투영이라도 거리측정할 수 있다. 그때문에, 광비행시간 거리측정 카메라(11)의 노광이 먼저 완료한 경우, 나머지공간정보 거리측정 카메라(12)의 노광 시간은 정상광을 투영한다. 변조광은 펄스광이기 때문에, 전체 시간에 대한 투영 시간은 반분이고, 공간정보 거리측정 카메라(12)에서의 광량이 반분으로 되어 버리기 때문에, 정상광에 의한 투영의 쪽이 감도 좋게 촬영할 수 있기 때문이다.In this way, the intensity-modulated projection light continues for the exposure time of the optical time-of-
도 4는, 본 기술의 실시의 형태에서의 공간 패턴광의 상태의 한 예를 도시하는 도면이다. 본 기술의 실시의 형태에서의 공간 패턴광은, 임의의 모양을 이용할 수 있다. 여기서는, 한 예로서, 도트 패턴을 나타내고 있다.Fig. 4 is a diagram showing an example of the state of spatial pattern light in the embodiment of the present technology. Any shape can be used for the spatial pattern light in the embodiment of the present technology. Here, a dot pattern is shown as an example.
광학 소자(133)는, 예를 들면, 이와 같은 도트 패턴을 투영하는 회절 격자를 이용한다. 이와 같은 회절 격자는, 레이저광원의 빔 형상을 자유로운 형상으로 변형하도록, 회절 격자의 표면에 그 특성에 맞추어서 마이크로 구조를 만들어 넣어 광자(光子)를 유도하는 것이다. 석영 유리나 유리 소재를 에칭하거나, 폴리머 소재를 엠보싱 가공 하거나 하여 제조된다. 또한, 회절 격자의 설계에 의해, 거리에 응하여 점형상이 변화하는 설계도 가능하고, 예를 들면 근경(近景)에서는 평면광에 가깝고 거리가 떨어질수록 점으로 집광하여 가도록 할 수 있다. 또한, 점으로 집광함에 의해, 투광 거리를 늘리는 것도 가능하다.The
또한, 공간 패턴광은, 슬릿광이라도 좋다. 또한, 복수의 주파수 슬릿광을 시분할로 전환하는 것이라도 좋다.Also, the spatial pattern light may be slit light. Alternatively, a plurality of frequency slit lights may be switched in a time division manner.
도 5는, 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 제1의 실시의 형태에서는, 광비행시간 거리측정 카메라(11)로서 ToF(Time of Flight) 카메라(110)를 상정한다. 이 ToF 카메라(110)는, ToF 화소(111)와, 뎁스 계산부(113)와, 노광 제어부(115)를 구비한다.5 is a diagram showing a configuration example of the
노광 제어부(115)는, 촬영 제어부(180)로부터 신호선(188 및 189)을 통하여 공급된 변조 신호 및 수직 동기 신호에 따라, ToF 화소(111)의 노광을 제어하는 것이다. 이 노광 제어부(115)는, 수직 동기 신호를 수신하면, 노광을 시작하도록 ToF 화소(111)를 제어한다. 그리고, 수직 동기 신호의 수신 타이밍부터 ToF 카메라(110)의 노광 시간이 경과하면, 노광을 종료하도록 ToF 화소(111)를 제어한다.The
ToF 화소(111)는, 피사체(20)에 닿아 튀어 되돌아오는 변조된 반사광을 수광하여, 화상 신호로서 광전 변환하는 것이다. 이 ToF 화소(111)는, 반사광을 광전 변환할 때, 후술하는 바와 같이, 하나의 화소에 의해 순상(純相)과 역상(逆相)의 2개의 윈도우에서 전하를 적산한다.The
뎁스 계산부(113)는, ToF 화소(111)에 의해 생성된 화상 신호와 변조 신호와의 상관 관계로부터 위상 지연량(위상 어긋남량)를 구하고, 이 위상 지연량을, 깊이를 나타내는 뎁스값으로 변환하는 것이다. 또한, 이 뎁스 계산부(113)는, 뎁스값의 신뢰도를 생성한다. 이 뎁스 계산부(113)에 의해 생성된 뎁스값 및 그 신뢰도는, 신호선(119 및 118)을 통하여 뎁스 합성부(160)에 공급된다.The
도 6은, 본 기술의 실시의 형태에서의 거리측정 방식의 한 예로서의 펄스법을 도시하는 도면이다. 광원 투영부(130)는, 변조 신호의 변조 주파수에 맞춘 펄스파를 일정 기간(Δt) 투영한다. 피사체(20)로부터 반사된 투영광은, 위상 지연량(φ)만큼 지연되어 ToF 카메라(110)에서 관측된다. 이때, ToF 화소(111)는, 광원 투영부(130)로부터 투영된 펄스파와 동기한 순상(0°) 및 역상(180°)의 2개의 윈도우에서 반사광을 적산(積算)하여 계측한다(Q1, Q2). 이 계측된 전하(Q1 및 Q2)를 이용하여, 다음 식에 의해 피사체(20)와의 거리(d)를 산출할 수 있다. 단, c는 광의 속도이다.6 is a diagram showing a pulse method as an example of a distance measurement method in an embodiment of the present technology. The light
d=(1/2)·c·Δt·(Q2/(Q1+Q2))d = (1/2) c c Δt (Q2/(Q1+Q2))
이때, 전하(Q1 및 Q2)의 합계치는, 피사체(20)로부터의 반사광의 강도이고, 보다 강한 응답이 얻어지는 쪽이, 신호의 SN비(Signal-Noise ratio)는 좋다고 생각하고, 이 값을 신뢰도로서 사용한다. 즉, 신뢰도(r)는 다음 식에 의해 얻어진다.At this time, the total value of the charges Q1 and Q2 is the intensity of reflected light from the subject 20, and the stronger response is obtained, the better the SN ratio (Signal-Noise ratio) of the signal, and this value is used as the reliability use as That is, the reliability (r) is obtained by the following equation.
r=Q1+Q2r=Q1+Q2
또한, 여기서는, 거리측정 방식의 한 예로서 펄스법에 관해 설명하였지만, 연속파법(連續波法)(Continuous Wave) 등의 다른 방법을 이용하여도 좋다.Incidentally, although the pulse method has been described here as an example of a distance measurement method, other methods such as a continuous wave method may be used.
도 7은, 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 스테레오 카메라(120)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 제1의 실시의 형태에서는, 공간정보 거리측정 카메라(12)로서 스테레오 카메라(120)를 상정한다. 이 스테레오 카메라(120)는, 좌측 촬상 소자(121)와, 우측 촬상 소자(122)와, 뎁스 계산부(123)와, 노광 제어부(125)를 구비한다.Fig. 7 is a diagram showing a configuration example of the
노광 제어부(125)는, 촬영 제어부(180)로부터 신호선(189)을 통하여 공급된 수직 동기 신호에 따라, 좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)의 노광을 제어하는 것이다. 이 노광 제어부(125)는, 수직 동기 신호를 수신하면, 노광을 시작하도록 좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)를 제어한다. 그리고, 수직 동기 신호의 수신 타이밍부터 스테레오 카메라(120)의 노광 시간이 경과하면, 노광을 종료하도록 좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)를 제어한다.The
좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)는, 피사체(20)에 닿아 튀어 되돌아오는 반사광을 수광하여, 좌우화상의 화상 신호로서 광전 변환하는 것이다.The
뎁스 계산부(123)는, 좌우화상으로부터 각 화소 위치에서의 시차량을 계산하고, 좌측 촬상 소자(121)와 우측 촬상 소자(122) 사이의 기선길이에 의거하여 거리를 계산하여 출력하는 것이다. 시차량을 계산하기 위해서는, 편방의 화상에서 주목 화소를 포함하는 N×N화소의 패치 화상이, 또 편방의 화상의 어느 위치에 유사 패치 화상으로서 나타나는지를, 그 위치를 시프트하면서 오차 최소의 패치 화상을 탐색하는 블록 매칭법을 이용할 수 있다.The
패치 화상의 모양이 없는 평탄한 부위의 오브젝트였던 경우에는, 스테레오 카메라(120)에서는 거리를 능숙하게 구할 수가 없을 우려가 있다. 단, 패턴광에 의해 투영된 광이 충분한 콘트라스트를 갖고 관측되면, 그 패턴광의 모양을 단서로 시차량을 계산하는 것이 가능하다.If the object is a flat part without the pattern of a patch image, there is a possibility that the distance cannot be obtained skillfully with the
또한, 스테레오 카메라(120)는, 패치 화상의 시프트량을 화소보다 미세한 정밀도로 계산함으로써 뎁스값의 정밀도를 향상시킬 수 있기 때문에, 좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)의 해상도를 올림에 의해, 뎁스값의 정밀도를 올릴 수 있다. 또한, 좌측 촬상 소자(121)와 우측 촬상 소자(122) 사이의 기선길이를 조정함에 의해, 측정할 수 있는 거리의 레인지를 용이하게 조정할 수 있다.In addition, since the
이와 같이, 스테레오 카메라(120)는, 촬영 제어부(180)로부터 수직 동기 신호를 수신하여 좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)의 촬영을 제어한다. 그리고, 뎁스 계산부(123)는, 촬영된 좌우화상으로부터 시차량을 계산하고, 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하여 뎁스 맵으로서 출력한다. 또한, 뎁스 계산부(123)는, 계산 과정에서 얻어지는 신뢰도를 출력한다.In this way, the
시차의 양은, 예를 들면 이하의 절대치 차분의 식으로 계산할 수 있다. 패치 절대치 차분(RSAD)은, 화상(L)의 패치의 화소(I(i, j))와 화상(R)의 패치의 화소(T(i, j))의 화소치의 절대 차분을 패치 내의 화소분만큼 적산한 값이다. 패치의 화상이 비슷할수록 패치 절대치 차분(RSAD)의 값은 작아진다. 이것을 화상(L)의 패치의 기준 위치를 시프트량분만큼 비켜 놓으면서, 최소의 패치 절대치 차분을 구한다. 이 최소의 차분시의 시프트량이 시차(視差)이고, 그 위치에서의 깊이값(奧行き値))으로 된다.The amount of parallax can be calculated, for example, with the following absolute difference equation. The patch absolute difference (R SAD ) is the absolute difference between the pixel values of the pixel (I(i, j)) of the patch of the image (L) and the pixel (T(i, j)) of the patch of the image (R) within the patch. It is the value accumulated by the number of pixels. The more similar the patch images are, the smaller the value of the patch absolute difference (R SAD ). While shifting the reference position of the patch of the image L by the shift amount, the minimum patch absolute value difference is obtained. The shift amount at the time of this minimum difference is a parallax, and becomes a depth value at that position.
[수식 1][Equation 1]
또한, 신뢰도는, 예를 들면 제2 최소치와의 비율으로서 계산할 수 있다. 최소의 절대치 차분을 RSAD1, 그것과는 다른 시프트 위치의 제2 최소의 절대치 차분을 RSAD2로 하고, 그들의 비율을 1로부터 뺀 값인 신뢰도(CSAD)를 구한다. 이 값은, 2개의 신뢰도의 차분이 클수록 커지고, 차분이 클수록 그 시프트량이 다른 시프트량이라고 구별할 수 있고 있다는 것을 의미한다.Further, the reliability can be calculated as a ratio with the second minimum value, for example. Let R SAD1 be the minimum absolute value difference, and R SAD2 be the second minimum absolute value difference at a different shift position, and the reliability (C SAD ), which is a value obtained by subtracting their ratio from 1, is obtained. This value increases as the difference between the two reliability levels increases, and means that the shift amount can be distinguished from another shift amount as the difference increases.
CSAD=1.0-RSAD1/RSAD2 C SAD =1.0-R SAD1 /R SAD2
도 8은, 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 뎁스 합성부(160)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 뎁스 합성부(160)는, 좌표 변환부(161 및 162)와, 뎁스 합성 처리부(163)를 구비한다.8 is a diagram showing a configuration example of the
좌표 변환부(161)는, 광비행시간 거리측정 카메라(11)로부터 신호선(119 및 118)을 통하여 공급된 뎁스값 및 신뢰도에 대해 좌표 변환 조작을 적용하여, 뎁스 맵의 좌표 위치를 정돈하는 처리를 행하는 것이다.The coordinate
좌표 변환부(162)는, 공간정보 거리측정 카메라(12)로부터 신호선(161 및 162)을 통하여 공급된 뎁스값 및 신뢰도에 대해 좌표 변환 조작을 적용하여, 뎁스 맵의 좌표 위치를 정돈하는 처리를 행하는 것이다.The coordinate
뎁스 합성 처리부(163)는, 좌표 변환부(161 및 162)에 의해 좌표 위치가 정돈된2개의 뎁스값을 신뢰도의 크기에 의거하여 통합하여 출력하는 것이다. 예를 들면, 가장 신뢰도가 높은 뎁스값을 화소마다 선택하고, 뎁스 합성을 행할 수가 있다.The depth
좌표 변환에 필요한 파라미터는, 광비행시간 거리측정 카메라(11)와 공간정보 거리측정 카메라(12)의 각각의 카메라 위치에 의해 결정되기 때문에, 사전에 캘리브레이션하여 두고, 파라미터를 구하고, 그 값을 이용한다. 이 파라미터는, 예를 들면 카메라의 외부 파라미터, 내부 파라미터, 렉티피케이션 파라미터라고 불리고 있는 것이고, 일반적으로는 이하의 형식으로 표시된다.Since the parameters required for coordinate conversion are determined by the respective camera positions of the time-of-flight
내부 파라미터는, 다음 식의 행렬식에 의해 표현된다. 단, fx 및 fy는, 화소 단위로 표시된 초점 거리이다. cx 및 cy는, 카메라의 주점(主點)이다.The internal parameters are expressed by the determinant of the following equation. However, f x and f y are focal lengths expressed in units of pixels. c x and c y are the principal points of the camera.
[수식 2][Equation 2]
외부 파라미터는, 이하의 행렬식에 의해 표현된다. 단, r은 회전 행렬의 요소, t는 병진 이동의 요소이고, 이들을 정리한 동시변환 행렬로 되어 있다.An external parameter is expressed by the following determinant. However, r is an element of a rotation matrix and t is an element of a translational movement, and it is a simultaneous transformation matrix in which these are arranged.
[수식 3][Formula 3]
렉티피케이션 파라미터는, 3×3행렬의 9개의 파라미터이고, 카메라를 평행화하여, 블록 매칭 등의 탐색을 에피폴라 직선상에서 구하도록 하는 것이다.The rectification parameters are nine parameters of a 3x3 matrix, and the camera is parallelized to obtain a search such as block matching on an epipolar straight line.
이 제1의 실시의 형태에서의 촬상 장치에 관해서는, ToF 카메라(110) 및 스테레오 카메라(120)의 거리측정 범위를 고려한 설정이 필요하다. 즉, ToF 카메라(110)에서는, 변조 주파수가 거리측정 분해능과 한계 거리측정 거리를 결정하고, 변조광의 강도나 노광 시간이 거리측정 대상의 거리를 결정한다. 변조광 강도가 강하고 또는 노광 시간이 길면, 보다 원방까지 광이 도달하지만, 가까운 오브젝트가 포화하여 관측되어 거리측정할 수 없을 우려도 있다. 한편, 스테레오 카메라(120)에서는, 좌측 촬상 소자(121)와 우측 촬상 소자(122) 사이의 기선길이가 거리측정 분해능과 한계 거리측정 거리를 결정하고, 투영 패턴광의 강도나 노광 시간이 거리측정 대상의 거리를 결정한다.Regarding the imaging device in this first embodiment, it is necessary to set the distance measurement range of the
일반적으로, ToF 카메라는 저해상도이고, 스테레오 카메라는 사진이나 동화 촬영용 센서 등 고해상도의 것이 이용되는 것이 많다. 따라서 ToF 카메라(110)를 근경용, 스테레오 카메라(120)를 원경용으로 설정하여, 합성한 뎁스 맵을 얻는 것이 생각된다.In general, a ToF camera has a low resolution, and a high-resolution stereo camera such as a sensor for photographing or moving pictures is often used. Therefore, it is conceivable to obtain a synthesized depth map by setting the
노광 시간에 관해서는, ToF 카메라(110)를 단노광(短露光) 시간으로, 스테레오 카메라(120)를 장노광 시간으로 설정하는 것이 생각된다. 이와 같이 설정하면, 근거리의 ToF 뎁스 맵과 원거리의 스테레오 뎁스 맵이 얻어진다. 이에 의해, 패턴광에 기인하고 스테레오 카메라에서 발생하는 평면부의 구멍뚫림(穴あき)을 경감할 수 있고, 또한, 면광원보다도 점광원으로 집광함에 의해 투영 강도를 강화한다는 효과가 있다. 이에 의해, 거리 방향으로 넓은 다이내믹 레인지를 갖는 거리측정을 행하는 것이 가능해진다.Regarding the exposure time, it is conceivable to set the
이와 같이, 변조를 이용한 거리측정과 패턴을 이용한 거리측정을 하나의 광원으로 실현함에 의해, 투영광을 낭비없이 사용할 수 있고, 소비 전력의 관점에서, 단순하게 2개를 조합시킨 것보다도 유리하다. 또한, 2개의 다른 광원에 의한 간섭 노이즈를 피할 수 있다. 또한, 광원이 적어지는 분만큼, 모듈 사이즈가 작아지고, 사이즈 및 비용면에서도 유리해진다.In this way, by realizing the distance measurement using modulation and the distance measurement using pattern with one light source, projection light can be used without waste, and from the viewpoint of power consumption, it is more advantageous than simply combining the two. Also, interference noise caused by two different light sources can be avoided. In addition, as the number of light sources decreases, the module size decreases, and the size and cost are also advantageous.
[촬상 장치의 동작][Operation of imaging device]
도 9는, 본 기술의 실시의 형태에서의 촬영 제어부(180)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도이다.9 is a flowchart showing an example of an operation sequence of the
촬영 시작 커맨드를 수신하기 전에는(스텝 S912 : No), 촬영 제어부(180)는 스탠바이 상태에 있다(스텝 S911). 촬영 시작 커맨드가 입력되면(스텝 S912 : Yes), 수직 동기 생성부(181)는 수직 동기 신호의 출력을 시작하고(스텝 S913), 변조 신호 발생부(182)는 변조 신호의 출력을 시작한다(스텝 S914).Before receiving the shooting start command (step S912: No), the
그 후, 촬영 종료 커맨드가 입력되면(스텝 S915 : Yes), 수직 동기 생성부(181)는 수직 동기 신호의 출력을 종료하고(스텝 S916), 변조 신호 발생부(182)는 변조 신호의 출력을 종료한다(스텝 S917).After that, when a shooting end command is input (Step S915: Yes), the
도 10은, 본 기술의 실시의 형태에서의 광원 투영부(130)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도이다.10 is a flowchart showing an example of an operation sequence of the light
수직 동기 신호를 수신하기 전에는(스텝 S922 : No), 광원 투영부(130)는 스탠바이 상태에 있다(스텝 S921). 수직 동기 신호가 입력되면(스텝 S922 : Yes), 광원 발생부(131)는 강도 변조된 광원을 발생하고, 변조광에 의한 투영이 시작된다(스텝 S923).Before receiving the vertical synchronizing signal (Step S922: No), the light
그 후, 수직 동기 신호의 수신 타이밍부터 광비행시간 거리측정 카메라(11)의 노광 시간이 경과하면(스텝 S924 : Yes), 광원 발생부(131)는 변조되지 않은 정상광을 발생하고, 정상광에 의한 투영이 시작된다(스텝 S925).After that, when the exposure time of the light time-of-flight
그 후, 공간정보 거리측정 카메라(12)의 노광 시간이 경과하면(스텝 S926 : Yes), 광원 발생부(131)는 광원의 발생을 정지하고, 투영이 종료된다(스텝 S927).After that, when the exposure time of the spatial
도 11은, 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도이다.Fig. 11 is a flowchart showing an example of an operation sequence of the
수직 동기 신호를 수신하기 전에는(스텝 S932 : No), ToF 카메라(110)는 스탠바이 상태에 있다(스텝 S931). 수직 동기 신호가 입력되면(스텝 S932 : Yes), ToF 화소(111)는 노광을 시작한다(스텝 S933).Before receiving the vertical synchronizing signal (step S932: No), the
그 후, 수직 동기 신호의 수신 타이밍부터 ToF 카메라(110)의 노광 시간이 경과하면(스텝 S934 : Yes), ToF 화소(111)는 노광을 종료한다(스텝 S935).Then, when the exposure time of the
그리고, 뎁스 계산부(113)는, 화상 신호와 변조 신호의 상관 관계로부터 위상 지연량을 구하고, 이 위상 지연량을, 깊이를 나타내는 뎁스값에 변환한다(스텝 S936). 또한, 뎁스 계산부(113)는, 뎁스값의 신뢰도를 생성하고, 뎁스값 및 그 신뢰도를 출력한다(스텝 S937).Then, the
도 12는, 본 기술의 제1의 실시의 형태에서의 스테레오 카메라(120)의 동작 순서례를 도시하는 흐름도이다.Fig. 12 is a flowchart showing an example of an operation sequence of the
수직 동기 신호를 수신하기 전에는(스텝 S942 : No), ToF 카메라(110)는 스탠바이 상태에 있다(스텝 S941). 수직 동기 신호가 입력되면(스텝 S942 : Yes), 좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)는 노광을 시작한다(스텝 S943).Before receiving the vertical synchronizing signal (step S942: No), the
그 후, 수직 동기 신호의 수신 타이밍부터 스테레오 카메라(120)의 노광 시간이 경과하면(스텝 S944 : Yes), 좌측 촬상 소자(121) 및 우측 촬상 소자(122)는 노광을 종료한다(스텝 S945).Then, when the exposure time of the
그리고, 뎁스 계산부(123)는, 좌우화상으로부터 각 화소 위치에서의 시차량을 계산하고, 좌측 촬상 소자(121)와 우측 촬상 소자(122) 사이의 기선길이에 의거하여 거리를 계산한다(스텝 S946). 또한, 뎁스 계산부(123)는, 뎁스값의 신뢰도를 생성하고, 뎁스값 및 그 신뢰도를 출력한다(스텝 S947).Then, the
이와 같이, 본 기술의 제1의 실시의 형태에 의하면, ToF 카메라(110)와 스테레오 카메라(120)의 각각에 의해 얻어진 뎁스값 및 신뢰도를 합성함에 의해, 거리측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 광원 투영부(130)로부터 투영되는 투영광은 강도 변조된 공간 패턴광이고, ToF 카메라(110)에 필요한 변조 성분과, 스테레오 카메라(120)에 필요한 공간 패턴의 양자를 포함한다. 따라서 하나의 광원만이 사용되기 때문에, 투영광의 간섭을 피할 수 있다.In this way, according to the first embodiment of the present technology, the distance measurement accuracy can be improved by synthesizing the depth value and reliability obtained by each of the
<2. 제2의 실시의 형태><2. Second Embodiment>
상술한 제1의 실시의 형태에서는, ToF 카메라(110) 외에 스테레오 카메라(120)를 마련하고 있지만, ToF 카메라(110)에 의해 좌우화상의 일방을 촬상함에 의해, 스테레오 카메라(120)가 아닌 통상의 단안 카메라를 이용하는 것이 가능해진다. ToF 카메라(110)의 Q1+Q2의 값은 신을 촬영한 화상 그 자체이기 때문에, ToF 카메라(110)로부터는 뎁스값과 통상 화상도 동시에 취득된다. 이 제2의 실시의 형태에서는, ToF 카메라(110)에 의한 촬영 화상을 좌우화상의 일방으로 하는 것이고, ToF 카메라(110)와 통상의 단안 카메라를 조합시켜서, 좌우화상을 취득하는 것을 상정한다.In the above-described first embodiment, the
또한, 촬상 장치로서의 전체 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.Incidentally, since the entire configuration as the imaging device is the same as that of the first embodiment, detailed description is omitted.
도 13은, 본 기술의 제2의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110) 및 카메라(126)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 제2의 실시의 형태에서는, 공간정보 거리측정 카메라(12)로서 ToF 카메라(110)와 카메라(126)와의 조합을 상정한다. 또한, 광비행시간 거리측정 카메라(11)에 관해서는, 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 ToF 카메라(110)를 상정한다.Fig. 13 is a diagram showing a configuration example of the
카메라(126)는, 단안 카메라이고, 좌우화상의 좌화상을 촬상하는 것이다. 이때, 좌우화상의 우화상은 ToF 카메라(110)의 ToF 화소(111)에 의해 촬상된 것을 사용한다. 또한, 이 좌우화상의 분담은 한 예이고, ToF 카메라(110)에서 좌화상을 촬상하고, 카메라(126)에서 우화상을 촬상하도록 하여도 좋다.The
이 카메라(126)는, 좌측 촬상 소자(121)와, 뎁스 계산부(123)와, 노광 제어부(125)를 구비한다.This
노광 제어부(125)는, 촬영 제어부(180)로부터 신호선(189)을 통하여 공급된 수직 동기 신호에 따라, 좌측 촬상 소자(121)의 노광을 제어하는 것이다.The
좌측 촬상 소자(121)는, 피사체(20)에 닿아 튀어 되돌아오는 반사광을 수광하여, 좌화상의 화상 신호로서 광전 변환하는 것이다.The
뎁스 계산부(123)는, 좌측 촬상 소자(121) 및 ToF 화소(111)로부터 얻어진 좌우화상으로부터 각 화소 위치에서의 시차량을 계산하고, 좌측 촬상 소자(121)와 ToF 화소(111) 사이의 기선길이에 의거하여 거리를 계산하여 출력하는 것이다.The
이와 같이, 본 기술의 제2의 실시의 형태에 의하면, ToF 카메라(110)의 촬상 화상을 좌우화상의 일방의 화상으로서 이용함에 의해, 카메라의 수를 줄이고, ToF 카메라와 스테레오 카메라를 조합시킨 경우와 마찬가지로 거리측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In this way, according to the second embodiment of the present technology, by using the captured image of the
<3. 제3의 실시의 형태><3. Third Embodiment>
상술한 제1의 실시의 형태에서는, 공간정보 거리측정 카메라(12)로서 스테레오 카메라(120)를 상정하고 있지만, 공간정보를 이용하여 거리측정할 수 있다면 다른 종류의 카메라라도 좋다. 이 제3의 실시의 형태에서는, 공간정보 거리측정 카메라(12)로서 스트럭처 라이트 카메라를 상정한다.In the first embodiment described above, the
또한, 촬상 장치로서의 전체 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.Incidentally, since the entire configuration as the imaging device is the same as that of the first embodiment, detailed description is omitted.
도 14는, 본 기술의 제3의 실시의 형태에서의 스트럭처 라이트 카메라(140)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 스트럭처 라이트 카메라(140)는, 3차원의 형상을 카메라와 패턴 투영에 의해 취득하는 카메라이다. 이 스트럭처 라이트 카메라(140)는, 촬상 소자(141)와, 뎁스 계산부(143)와, 노광 제어부(145)를 구비한다.Fig. 14 is a diagram showing a configuration example of a
노광 제어부(145)는, 촬영 제어부(180)로부터 신호선(189)을 통하여 공급된 수직 동기 신호에 따라, 촬상 소자(141)의 노광을 제어하는 것이다. 촬상 소자(141)는, 피사체(20)에 닿아 튀어 되돌아오는 반사광을 수광하여, 화상 신호로 광전 변환하는 것이다. 뎁스 계산부(143)는, 기지(旣知)의 패턴을 투영한 신에서 그 패턴이 어떻게 변형하였니, 또한, 그 패턴이 촬영 신 내의 어디에 나타나는지를 분석하고, 3각측량 계산에 의해 깊이 거리를 계산하는 것이다.The
이 스트럭처 라이트 카메라(140)를 사용함에 의해, 스테레오 카메라를 사용하는 것보다도 카메라의 수를 줄인 것을 할 수 있다.By using this
이와 같이, 본 기술의 제3의 실시의 형태에 의하면, ToF 카메라(110)와 스트럭처 라이트 카메라(140)의 각각에 의해 얻어진 뎁스값 및 신뢰도를 합성함에 의해, 거리측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In this way, according to the third embodiment of the present technology, the distance measurement accuracy can be improved by synthesizing the depth value and reliability obtained by each of the
<4. 제4의 실시의 형태><4. Fourth Embodiment>
상술한 제2의 실시의 형태에서는, ToF 카메라(110)와 카메라(126)를 조합시키고 있지만, 카메라(126)를 다른 ToF 카메라로 치환하여도 좋다. 이 제4의 실시의 형태에서는, ToF 카메라(110)에 의한 촬영 화상을 좌우화상의 일방으로 하는 것이고, ToF 카메라(110)와 다른 ToF 카메라를 조합시켜서, 좌우화상을 취득하는 것을 상정한다.In the second embodiment described above, the
또한, 촬상 장치로서의 전체 구성은 제1의 실시의 형태와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.Incidentally, since the entire configuration as the imaging device is the same as that of the first embodiment, detailed description is omitted.
도 15는, 본 기술의 제4의 실시의 형태에서의 ToF 카메라(110) 및 ToF 카메라(116)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 제4의 실시의 형태에서는, 공간정보 거리측정 카메라(12)로서 ToF 카메라(110)와 ToF 카메라(116)와의 조합을 상정한다. 또한, 광비행시간 거리측정 카메라(11)에 관해서는, 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 ToF 카메라(110)를 상정한다.Fig. 15 is a diagram showing configuration examples of the
ToF 카메라(116)는, ToF 카메라(110)와는 다른 ToF 카메라이고, 좌우화상의 좌화상을 촬상하는 것이다. 이때, 좌우화상의 우화상은 ToF 카메라(110)의 ToF 화소(111)에 의해 촬상된 것을 사용한다. 또한, 이 좌우화상의 분담은 한 예이고, ToF 카메라(110)에서 좌화상을 촬상하여, ToF 카메라(116)에서 우화상을 촬상하도록 하여도 좋다.The
이들 ToF 카메라(110 및 116)에 의해 생성된 뎁스값 및 그 신뢰도는, 뎁스 합성부(165)에서 합성된다. 뎁스 합성부(165)는, ToF 카메라(110) 단체의 뎁스값 및 신뢰도, ToF 카메라(116) 단체의 뎁스값 및 신뢰도, ToF 카메라(110)를 우화상으로 하고 ToF 카메라(116)를 좌화상으로 한 좌우화상의 뎁스값 및 신뢰도의 3조(組)를 이용할 수 있다. 이때, 가장 신뢰도가 높은 뎁스값을 화소마다 선택하여, 뎁스 합성을 행할 수가 있다.The depth values generated by the
이 제4의 실시의 형태에서, ToF 카메라로서의 촬상과 스테레오 카메라로서의 촬상으로 노광 시간을 바꿈에 의해, 밝기의 다이내믹 레인지를 넓힐 수 있다. 또한, ToF 카메라(110)와 ToF 카메라(116) 사이의 기선길이를 바꿈에 의해, 거리측정의 다이내믹 레인지를 넓힐 수 있다. 또한, 예를 들면, 근거리에 대해서는 ToF 카메라(110 및 116)의 각각 단체에 의한 뎁스값을 사용하고, 원거리에 대해서는 ToF 카메라(110 및 116)의 액티브 스테레오에 의한 뎁스값을 사용하는 것이 생각된다.In this fourth embodiment, the dynamic range of brightness can be widened by changing the exposure time between imaging as a ToF camera and imaging as a stereo camera. In addition, by changing the baseline length between the
이와 같이, 본 기술의 제4의 실시의 형태에 의하면, ToF 카메라(110 및 116)의 각각에 의해 얻어진 뎁스값 및 신뢰도를 합성함에 의해, 거리측정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.In this way, according to the fourth embodiment of the present technology, the distance measurement accuracy can be further improved by synthesizing the depth value and reliability obtained by each of the
<5. 제5의 실시의 형태><5. Fifth Embodiment>
상술한 제3의 실시의 형태에서는, ToF 카메라(110)와 스트럭처 라이트 카메라(140)를 조합시키고 있지만, 이들을 1대의 카메라에 일체화하여도 좋다. 이 제5의 실시의 형태에서는, 광비행시간 거리측정 카메라(11) 및 공간정보 거리측정 카메라(12)로서 일체화된 카메라를 상정한다.In the third embodiment described above, the
도 16은, 본 기술의 제5의 실시의 형태에서의 카메라(150)의 구성례를 도시하는 도면이다. 이 카메라(150)는, ToF 카메라 및 스트럭처 라이트 카메라를 일체화한 것이다. 이 카메라(150)는, ToF 화소(151)와, 뎁스 계산부(153 및 154)와, 노광 제어부(155)를 구비한다.Fig. 16 is a diagram showing a configuration example of a
노광 제어부(155)는, 촬영 제어부(180)로부터 신호선(188 및 189)을 통하여 공급된 변조 신호 및 수직 동기 신호에 따라, ToF 화소(151)의 노광을 제어하는 것이다. ToF 화소(151)는, 피사체(20)에 닿아 튀어 되돌아오는 변조된 반사광을 수광하여, 화상 신호로서 광전 변환하는 것이다.The
뎁스 계산부(153)는, ToF 화소(151)에 의해 생성된 화상 신호와 변조 신호와의 상관 관계로부터 위상 지연량을 구하여, 이 위상 지연량을, 깊이를 나타내는 뎁스값으로 변환하는 것이다. 뎁스 계산부(154)는, 기지의 패턴을 투영한 신에서 그 패턴이 어떻게 변형하였는지, 또한, 그 패턴이 촬영 신 내의 어디에 나타나는지를 분석하고, 3각측량 계산에 의해 깊이 거리를 계산하는 것이다. 즉, 뎁스 계산부(153)에 의해 변조 신호를 이용한 거리측정이 행하여지고, 뎁스 계산부(154)에 의해 패턴을 이용한 거리측정이 행하여진다.The
이와 같이, 본 기술의 제5의 실시의 형태에 의하면, 일체화된 카메라에 의해 변조 신호를 이용한 거리측정과 패턴을 이용한 거리측정의 양자를 행함에 의해, 카메라의 대수를 줄이면서 거리측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In this way, according to the fifth embodiment of the present technology, the distance measurement using the modulated signal and the distance measurement using the pattern are performed by the integrated camera, thereby reducing the number of cameras and improving the distance measurement accuracy. can make it
지금까지 설명한 바와 같이, 본 기술의 실시의 형태는 이하와 같은 이점을 갖는다.As described so far, the embodiment of the present technology has the following advantages.
첫번째로, 광원에서 공간정보와 시간정보를 중첩함에 의해, 투영광의 간섭을 피할 수 있다. 공간 방향(구조광)과 시간 방향(변조)은 각각 독립이여서, 이들의 정보를 낭비없이 활용할 수 있다.First, interference of projection light can be avoided by overlapping spatial information and temporal information in the light source. Since the spatial direction (structured light) and the temporal direction (modulation) are independent, these information can be utilized without waste.
두번째로, 반사광의 보이는 방식이라는 관점에서 보면, ToF 카메라는 저해상도이기 때문에, 고해상도의 구조광의 패턴은 보이지 않고, 거의 면발광과 등가로서 취급할 수 있고, 고속 변조에 의한 거리측정이 가능하다. 액티브 스테레오에 있어서, 광원의 변조는 충분히 고속이기 때문에, 일정 강도로 투영하고 있는 것과 등가이고, 고해상도 공간 패턴을 이용한 거리측정을 행하는 것이 가능하다.Second, from the viewpoint of the way the reflected light is viewed, since the ToF camera has low resolution, the high-resolution structured light pattern is not visible, and it can be treated as almost equivalent to surface light emission, and distance measurement by high-speed modulation is possible. In active stereo, since the modulation of the light source is sufficiently fast, it is equivalent to projecting at a constant intensity, and it is possible to perform distance measurement using a high-resolution spatial pattern.
세번째로, ToF 카메라 및 스테레오 카메라의 특성을 이용하여, 거리측정 범위의 분담을 바꿀 수 있다. ToF 카메라는, 단노광으로 거리측정 가능하고, 근거리에서도 포화하기 어렵기 때문에, 뎁스값의 앞쪽측(手前側)을 담당하는 것에 적합하다. 한편, 액티브 스테레오 카메라는, 장노광이고 고해상도이고 고감도이므로, 뎁스값의 깊은측(奧側)을 담당하는 것에 적합하고 있다.Thirdly, the division of the distance measurement range can be changed by using the characteristics of the ToF camera and the stereo camera. A ToF camera can measure distance with a short exposure and is difficult to saturate even at a short distance, so it is suitable for handling the front side of the depth value. On the other hand, since the active stereo camera has long exposure, high resolution, and high sensitivity, it is suitable for handling the deep side of the depth value.
네번째로, 스테레오 카메라의 특성을 이용함에 의해, ToF 카메라만으로는 불가능한 성능을 발휘시킬 수 있다. 즉, 액티브 스테레오는, 고해상도 패턴을 이용함에 의해, 텍스쳐가 없는 면의 거리측정을 가능하게 하고, 집광에 의한 도달 거리를 장거리화할 수 있다.Fourth, by using the characteristics of a stereo camera, it is possible to exhibit performance impossible only with a ToF camera. That is, active stereo can measure the distance on a surface without texture by using a high-resolution pattern, and can increase the reach distance by condensing light.
<6. 이동체에의 응용례><6. Applications to mobile bodies>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 무선 조정 무인기, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.The technology of the present disclosure (this technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on any type of mobile body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, radio-controlled unmanned aerial vehicles, ships, and robots. It may be.
도 17은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는. 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.17 is a diagram to which the technology of the present disclosure may be applied. It is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a moving body control system.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 17에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량탑재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.The
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생성장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절한 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.The drive
보디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 보디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그 램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체한 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하고, 차량의 도어 록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.The body
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.An out-of-vehicle
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.The
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별하여도 좋다.In-vehicle
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생성장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.The
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생성장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.In addition, the
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여, 보디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.In addition, the
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 17의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스톨먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.The audio
도 18은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.18 is a diagram showing an example of an installation position of the
도 18에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.In FIG. 18 , a
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트 글라스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트 글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득되는 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.The
또한, 도 18에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 중합시켜짐에 의해, 차량(12100)를 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.18 shows an example of the imaging range of the
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.At least one of the
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/㎐ 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차의 앞쪽에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.For example, the
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 이용하여 드라이버에 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 이용하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.For example, the
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이들의 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 방형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.At least one of the
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는. 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다.Above, to which the technology of the present disclosure can be applied. An example of a vehicle control system has been described. The technology of the present disclosure can be applied to the
<7. 내시경 수술 시스템에의 응용례><7. Applications to endoscopic surgical systems>
본 개시에 관한 기술(본 기술)는, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.The technology of the present disclosure (this technology) can be applied to various products. For example, the technology of the present disclosure may be applied to an endoscopic surgical system.
도 19는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는. 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면이다.19 shows a diagram to which the technology (this technology) of the present disclosure can be applied. It is a drawing showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgical system.
도 19에서는, 술자(術煮)(의사)(11131)가, 내시경 수술 시스템(11000)을 이용하여, 환자 베드(11133)상의 환자(11132)에 수술을 행하고 있는 양상이 도시되어 있다. 도시하는 바와 같이, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복(氣腹) 튜브(11111)나 에너지 처치구(處置具)(11112) 등의, 그 밖의 술구(術具)(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지 암 장치(11120)와, 내시경하 수술을 위한 각종의 장치가 탑재된 카트(11200)로 구성된다.In FIG. 19 , a state in which a surgeon (doctor) 11131 is performing an operation on a
내시경(11100)은, 선단부터 소정 길이의 영역이 환자(11132)의 체강내에 삽입되는 경통(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속되는 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 도시하는 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성된 내시경(11100)을 도시하고 있지만, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경으로서 구성되어도 좋다.The
경통(11101)의 선단에는, 대물 렌즈가 감입된 개구부가 마련되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)가 접속되어 있고, 당해 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부에 연설(延設)되는 라이트 가이드에 의해 당해 경통의 선단까지 도광되고, 대물 렌즈를 통하여 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향하여 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이라도 좋고, 사시경 또는 측시경이라도 좋다.The front end of the
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 마련되어 있고, 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰광)은 당해 광학계에 의해 당해 촬상 소자에 집광된다. 당해 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전 변환되고, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU : Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.An optical system and an imaging device are provided inside the
CCU(11201)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit)등에 의해 구성되고, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 당해 화상 신호에 의거한 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 시행한다.The
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거한 화상을 표시한다.The
광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로 구성되고, 술부(術部) 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.The
입력 장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(11204)를 통하여, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수가 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)를 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어 장치(11205)는, 조직의 소작, 절개 또는 혈관의 봉지(封止) 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 팽창시키기 위해, 기복 튜브(11111)를 통하여 당해 체강 내에 가스를 보낸다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.A treatment
또한, 내시경(11100)으로 술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED, 레이저광원 또는 이들의 조합에 의해 구성되는 백색 광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저광원의 조합에 의해 백색 광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 광원 장치(11203)에서의 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상에 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함에 의해, RGB 각각에 대응한 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 당해 방법에 의하면, 당해 촬상 소자에 컬러 필터를 마련하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.In addition, the
또한, 광원 장치(11203)는, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 좋다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함에 의해, 이른바 거멓게 바램(黑つぶれ) 및 허옇게 바램(白どび이 없는 고(高)다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.Further, the driving of the
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장 대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 좋다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직(體組織)에서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에서의 조사광(즉, 백색광)에 비하여 협대역의 광을 조사함에 의해, 점막(粘膜) 표층(表層)의 혈관 등의 소정의 조직을 고(高)콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역 광관찰(Narrow Band Imaging)가 행하여진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함에 의해 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행하여져도 좋다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하고 당해 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가(自家) 형광 관찰), 또는 인도시아닌그린(ICG) 등의 시약을 체 조직에 국주(局注)함과 함께 당해 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응한 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수가 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응한 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.Further, the
도 20은, 도 19에 도시하는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.Fig. 20 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 갖는다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.The
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 마련된 광학계이다. 경통(11101)의 선단에서 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되고, 당해 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되고 구성된다.The
촬상부(11402)는, 촬상 소자로 구성된다. 촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(이른바 단판식)라도 좋고, 복수(이른바 다판식)라도 좋다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 그들이 합성됨에 의해 컬러 화상을 얻을 수 있어도 좋다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(Dimensional) 표시에 대응하는 우안(右目)용 및 좌안용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 1쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 좋다. 3D 표시가 행하여짐에 의해, 술자(11131)는 술부에서의 생체 조직의 깊이를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수 계통 마련될 수 있다.The
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 마련되지 않아도 좋다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에, 대물 렌즈의 직후에 마련되어도 좋다.In addition, the
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성되고, 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 광축에 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.The
통신부(11404)는, CCU(11201)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)를 통하여 CCU(11201)에 송신한다.The
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 당해 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상시의 노출치를 지정하는 취지의 정보, 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.Further, the
또한, 상기의 프레임 레이트나 노출치, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 좋고, 취득된 화상 신호에 의거하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 좋다. 후자의 경우에는, 이른바 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재되어 있게 된다.Incidentally, imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately designated by the user or may be automatically set by the
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 통하여 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 의거하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.The camera
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)를 통하여 송신되는 화상 신호를 수신한다.The
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기통신이나 광통신등에 의해 송신할 수 있다.Further, the
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해 각종의 화상 처리를 시행한다.The
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 술부 등의 촬상, 및, 술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.The
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거하여, 술부 등이 찍혀진 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시시킨다. 이때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 이용하여 촬상 화상 내에서의 각종의 물체를 인식하여도 좋다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함에 의해, 겸자(鉗子) 등의 술구(術具), 특정한 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용시의 미스트 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에, 그 인식 결과를 이용하여, 각종의 수술 지원 정보를 당해 술부의 화상에 중첩 표시시켜도 좋다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되고, 술자(11131)에게 제시됨에 의해, 술자(11131)의 부담을 경감하는 것이나, 술자(11131)가 확실하게 수술을 진행하는 것이 가능해진다.Further, the
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)는, 전기 신호의 통신에 대응한 전기 신호 케이블, 광통신에 대응한 광파이버, 또는 이들의 복합 케이블이다.A
여기서, 도시하는 예에서는, 전송 케이블(11400)를 이용하여 유선으로 통신이 행하여지고 있지만, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201) 사이의 통신은 무선으로 행하여져도 좋다.Here, in the illustrated example, communication is performed by wire using the
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는. 내시경 수술 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 카메라 헤드(11102)의 촬상부(11402)에 적용될 수 있다.Above, to which the technology of the present disclosure can be applied. An example of an endoscopic surgical system has been described. The technology of the present disclosure can be applied to the
또한, 여기서는, 한 예로서 내시경 수술 시스템에 관해 설명하였지만, 본 개시에 관한 기술은, 기타, 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 좋다.In addition, although the endoscopic surgery system has been described here as an example, the technology of the present disclosure may be applied to other, for example, microscopic surgery systems.
또한, 상술한 실시의 형태는 본 기술을 구현화하기 위한 한 예를 나타낸 것이고, 실시의 형태에서의 사항과, 특허청구의 범위에서의 발명 특정 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 마찬가지로, 특허청구의 범위에서의 발명 특정 사항과, 이것과 동일 명칭을 붙인 본 기술의 실시의 형태에서의 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 단, 본 기술은 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 실시의 형태에 여러가지의 변형을 행함에 의해 구현화할 수 있다.In addition, the embodiment described above shows an example for realizing the present technology, and the matters in the embodiments and the specific matters of the invention in the claims each have a corresponding relationship. Similarly, the invention specific matter in the claims and the matter in the embodiment of the present technology having the same name as this have a correspondence relationship, respectively. However, the present technology is not limited to the embodiments, and can be implemented by making various modifications to the embodiments without departing from the gist thereof.
또한, 상술한 실시의 형태에서 설명한 처리 순서는, 이들 일련의 순서를 갖는 방법으로서 파악하여도 좋고, 또한, 이들 일련의 순서를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램 내지 그 프로그램을 기억하는 기록 매체로서 파악하여도 좋다. 이 기록 매체로서, 예를 들면, CD(Compact Disc), MD(MiniDisc), DVD(Digital Versatile Disc), 메모리 카드, 블루 레이 디스크(Blu-ray(등록상표) Disc) 등을 이용할 수 있다.In addition, the processing procedure described in the above-described embodiment may be understood as a method having a series of these procedures, or as a program for executing a series of these procedures in a computer or a recording medium storing the program also good As this recording medium, CD (Compact Disc), MD (MiniDisc), DVD (Digital Versatile Disc), memory card, Blu-ray (registered trademark) Disc, or the like can be used, for example.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고, 한정되는 것이 아니고, 또한, 다른 효과가 있어도 좋다.In addition, the effect described in this specification is only an example and is not limited, and other effects may be present.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.In addition, the present technology can also take the following configurations.
(1) 강도 변조된 공간 패턴광을 투영하는 광원 투영부와,(1) a light source projection unit for projecting intensity-modulated spatial pattern light;
상기 공간 패턴광의 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 광비행시간 거리측정 카메라와,an optical time-of-flight distance measuring camera for measuring a distance to the subject based on an optical time-of-flight of a modulation component included in light reflected from the subject of the spatial pattern light;
상기 반사광에 포함되는 공간정보에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 공간정보 거리측정 카메라와,a spatial information distance measurement camera for measuring a distance to the subject based on spatial information included in the reflected light;
상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 공간정보 거리측정 카메라에서의 거리의 계측 결과를 합성하여 상기 광비행시간 거리측정 카메라 또는 상기 공간정보 거리측정 카메라에 의해 촬상된 화상의 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 뎁스 합성부를 구비하는 촬상 장치.A depth value of each pixel position of an image captured by the optical time-of-flight ranging camera and the spatial information ranging camera is synthesized by synthesizing the distance measurement result from the optical time-of-flight ranging camera or the spatial information ranging camera An imaging device having a depth synthesis unit that determines.
(2) 상기 광원 투영부는,(2) the light source projection unit,
소정의 변조 신호 및 수직 동기 신호에 따라 강도 변조된 광원을 발생하는 광원 발생부와,A light source generator for generating intensity-modulated light sources according to a predetermined modulation signal and a vertical synchronization signal;
상기 광원을 공간 위치에 응하여 변형시켜서 상기 공간 패턴광을 생성하는 광학 소자를 구비하는 상기 (1)에 기재된 촬상 장치.The imaging device according to (1) above, comprising an optical element for generating the spatial pattern light by deforming the light source in response to a spatial position.
(3) 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 공간정보 거리측정 카메라의 각각은, 상기 계측 결과로서 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고,(3) each of the optical time-of-flight distance measurement camera and the spatial information distance measurement camera generates a depth value of each pixel position and its reliability as the measurement result;
상기 뎁스 합성부는, 상기 계측 결과에서의 상기 신뢰도의 크기에 의거하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 촬상 장치.The imaging device according to (1) or (2), wherein the depth synthesis unit determines a depth value at each pixel position based on the magnitude of the reliability in the measurement result.
(4) 상기 뎁스 합성부는, 상기 계측 결과 중 상기 신뢰도가 가장 높은 뎁스값을 화소마다 선택하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 상기 (3)에 기재된 촬상 장치.(4) The imaging device according to (3), wherein the depth synthesizing unit determines a depth value at each pixel position by selecting a depth value having the highest reliability among the measurement results for each pixel.
(5) 상기 공간정보 거리측정 카메라는, 좌우의 2개의 촬상 소자를 구비하고, 상기 반사광에 포함되는 상기 공간정보에 관해 상기 2개의 촬상 소자로부터 얻어진 좌우화상으로부터 구하여진 각 화소 위치에서의 시차량 및 상기 2개의 촬상 소자의 기선길이에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 스테레오 카메라인 상기 (1)부터 (4)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.(5) The spatial information ranging camera is provided with two left and right imaging elements, and the amount of parallax at each pixel position obtained from the left and right images obtained from the two imaging elements with respect to the spatial information included in the reflected light and the imaging device according to any one of (1) to (4) above, which is a stereo camera that measures the distance to the subject based on the baseline lengths of the two imaging elements.
(6) 상기 공간정보 거리측정 카메라는, 상기 반사광에 포함되는 상기 공간정보에 관해 3각측량 계산에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 스트럭처 라이트 카메라인 상기 (1)부터 (4)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.(6) The spatial information ranging camera is any one of (1) to (4) above, which is a structure light camera that measures the distance to the subject based on triangulation calculation with respect to the spatial information included in the reflected light. The imaging device described in one.
(7) 상기 공간 패턴광의 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 제2의 광비행시간 거리측정 카메라를 또한 구비하고,(7) Further comprising a second time-of-flight distance measuring camera for measuring the distance to the subject based on the time-of-flight of the modulation component included in the reflected light from the subject of the spatial pattern light,
상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라는, 상기 공간정보 거리측정 카메라로서 동작하는 상기 (1)부터 (4)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.The imaging device according to any one of (1) to (4), wherein the optical time-of-flight ranging camera and the second optical time-of-flight ranging camera operate as the spatial information ranging camera.
(8) 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라의 각각은, 상기 계측 결과로서 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고,(8) Each of the optical time-of-flight distance measuring camera and the second optical time-of-flight distance measuring camera generates a depth value of each pixel position and its reliability as the measurement result,
상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라는, 상기 공간정보 거리측정 카메라로서의 상기 계측 결과인 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고,The optical time-of-flight distance measurement camera and the second optical time-of-flight distance measurement camera generate a depth value of each pixel position and its reliability, which are the measurement results as the spatial information distance measurement camera;
상기 뎁스 합성부는, 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2의 광비행시간 거리측정 카메라의 각각의 상기 계측 결과와 상기 공간정보 거리측정 카메라로서의 상기 계측 결과 중 상기 신뢰도가 가장 높은 뎁스값을 화소마다 선택하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 상기 (7)에 기재된 촬상 장치.The depth synthesis unit converts the depth value having the highest reliability among the measurement results of the optical time-of-flight ranging camera and the second optical time-of-flight ranging camera and the measurement result of the spatial information ranging camera to a pixel The imaging device according to (7) above, in which the depth value of each pixel position is determined by selection for each pixel position.
(9) 상기 광비행시간 거리측정 카메라 및 공간정보 거리측정 카메라는, 상기 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측함과 함께, 상기 반사광에 포함되는 상기 공간정보에 관해 3각측량 계산에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는, 일체화된 카메라인 상기 (1)부터 (4)의 어느 하나에 기재된 촬상 장치.(9) The optical time-of-flight distance measuring camera and the spatial information distance measuring camera measure the distance to the subject based on the optical time-of-flight of the modulation component included in the reflected light, and the space included in the reflected light The imaging device according to any one of (1) to (4) above, which is an integrated camera that measures the distance to the subject based on triangulation calculation for information.
11 : 광비행시간 거리측정 카메라
12 : 공간정보 거리측정 카메라
20 : 피사체
100 : 촬상 장치
110, 116 : ToF 카메라
111 : ToF 화소
113 : 뎁스 계산부
115 : 노광 제어부
120 : 스테레오 카메라
121 : 좌측 촬상 소자
122 : 우측 촬상 소자
123 : 뎁스 계산부
125 : 노광 제어부
126 : 카메라
130 : 광원 투영부
131 : 광원 발생부
133 : 광학 소자
135 : 광원 제어부
140 : 스트럭처 라이트 카메라
141 : 촬상 소자
143 : 뎁스 계산부
145 : 노광 제어부
150 : 카메라(ToF 카메라 겸 스트럭처 라이트 카메라)
151 : ToF 화소
153, 154 : 뎁스 계산부
155 : 노광 제어부
160, 165 : 뎁스 합성부
161, 162 : 좌표 변환부
163 : 뎁스 합성 처리부
170 : 입력 접수부
180 : 촬영 제어부
181 : 수직 동기 생성부
182 : 변조 신호 발생부11: optical time-of-flight distance measurement camera
12: Spatial information distance measurement camera
20: subject
100: imaging device
110, 116: ToF camera
111: ToF pixel
113: depth calculation unit
115: exposure control unit
120: stereo camera
121: left imaging device
122: right imaging element
123: depth calculator
125: exposure control unit
126: camera
130: light source projection unit
131: light source generator
133: optical element
135: light source control unit
140: structure light camera
141: imaging device
143: depth calculation unit
145: exposure control unit
150: camera (ToF camera and structure light camera)
151: ToF pixel
153, 154: depth calculator
155: exposure control unit
160, 165: depth synthesis unit
161, 162: coordinate conversion unit
163: depth synthesis processing unit
170: input reception unit
180: shooting control unit
181: vertical synchronization generating unit
182: modulation signal generator
Claims (9)
상기 공간 패턴광의 피사체로부터의 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 제1 광비행시간 거리측정 카메라와,
상기 반사광에 포함되는 공간정보에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 공간정보 거리측정 카메라와,
상기 제1 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 공간정보 거리측정 카메라에서의 거리의 계측 결과를 합성하여 상기 제1 광비행시간 거리측정 카메라 또는 상기 공간정보 거리측정 카메라에 의해 촬상된 화상의 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 뎁스 합성부와,
상기 공간 패턴광의 피사체로부터의 반사광에 포함되는 상기 변조 성분의 상기 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는 제2 광비행시간 거리측정 카메라를 구비하고,
상기 제1 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2 광비행시간 거리측정 카메라는, 상기 공간정보 거리측정 카메라로 동작하고,
상기 제1 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2 광비행시간 거리측정 카메라의 각각은, 상기 계측 결과로서 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고,
상기 제1 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2 광비행시간 거리측정 카메라는, 상기 공간정보 거리측정 카메라로서의 상기 계측 결과인 각 화소 위치의 뎁스값과 그 신뢰도를 생성하고,
상기 뎁스 합성부는, 상기 제1 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 제2 광비행시간 거리측정 카메라 각각의 상기 계측 결과와, 상기 공간정보 거리측정 카메라로서의 상기 계측 결과 중 신뢰도가 가장 높은 뎁스값을 화소마다 선택하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.a light source projection unit for projecting intensity-modulated spatial pattern light;
a first optical time-of-flight distance measuring camera for measuring a distance to the subject based on an optical time-of-flight of a modulation component included in reflected light of the spatial pattern light from the subject;
a spatial information distance measurement camera for measuring a distance to the subject based on spatial information included in the reflected light;
Each pixel position of an image captured by the first time-of-flight ranging camera or the spatial information ranging camera by synthesizing the result of distance measurement by the first time-of-flight ranging camera and the spatial information ranging camera; A depth synthesis unit for determining a depth value of
A second time-of-flight distance measuring camera for measuring a distance to the subject based on the time-of-flight of the modulation component included in light reflected from the subject of the spatial pattern light,
The first time-of-flight ranging camera and the second time-of-flight ranging camera operate as the spatial information ranging camera;
Each of the first time-of-flight distance measurement camera and the second time-of-flight distance measurement camera generates a depth value of each pixel position and its reliability as the measurement result;
The first time-of-flight distance measurement camera and the second time-of-flight distance measurement camera generate a depth value of each pixel position and reliability thereof, which are the measurement results as the spatial information distance measurement camera;
The depth synthesis unit converts a depth value having the highest reliability among the measurement results of the first time-of-flight ranging camera and the second time-of-flight ranging camera, respectively, and the measurement result of the spatial information ranging camera, to a pixel An imaging device characterized in that a depth value of each pixel position is determined by selecting each pixel position.
상기 광원 투영부는,
소정의 변조 신호 및 수직 동기 신호에 따라 강도 변조된 광원을 발생하는 광원 발생부와,
상기 광원을 공간 위치에 대응하여 변형시켜서 상기 공간 패턴광을 생성하는 광학 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.According to claim 1,
The light source projection unit,
A light source generator for generating intensity-modulated light sources according to a predetermined modulation signal and a vertical synchronization signal;
and an optical element for generating the spatial pattern light by deforming the light source corresponding to a spatial position.
상기 뎁스 합성부는, 상기 계측 결과에서의 상기 신뢰도의 크기에 의거하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.According to claim 1,
The imaging device according to claim 1, wherein the depth synthesis unit determines a depth value of each pixel position based on the degree of reliability in the measurement result.
상기 뎁스 합성부는, 상기 계측 결과 중 신뢰도가 가장 높은 뎁스값을 화소마다 선택하여 각 화소 위치의 뎁스값을 결정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.According to claim 3,
The imaging device according to claim 1 , wherein the depth synthesis unit determines a depth value at each pixel position by selecting a depth value having the highest reliability among the measurement results for each pixel.
상기 제1 광비행시간 거리측정 카메라 및 상기 공간정보 거리측정 카메라는, 상기 반사광에 포함되는 변조 성분의 광비행시간에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측함과 함께, 상기 반사광에 포함되는 상기 공간정보에 관해 3각측량 계산에 의거하여 상기 피사체와의 거리를 계측하는, 일체화된 카메라인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.According to claim 1,
The first optical time-of-flight distance measuring camera and the spatial information distance measuring camera measure the distance to the subject based on the optical time-of-flight of the modulation component included in the reflected light, and the space included in the reflected light An imaging device characterized by being an integrated camera that measures a distance to the subject based on triangulation calculation for information.
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